In der kanadischen Arktis haben bereits Permafrostschichten aufgetaut, von denen Wissenschaftler erwartet haben, dass sie mindestens 70 Jahre lang gefroren bleiben. Die einst gefrorene Oberfläche sinkt jetzt und ist mit Schmelzteichen übersät. Von oben sieht sie ein bisschen wie Schweizer Käse aus, wie Satellitenbilder zeigen.
"Wir waren erstaunt, dass dieses System so schnell auf die höheren Lufttemperaturen reagierte", sagte Louise Farquharson, Mitautorin der Studie und Postdoktorandin am Permafrost Laboratory der University of Alaska Fairbanks.
Permafrost ist gemahlener Boden, der mindestens zwei Jahre lang gefroren bleibt. Es liegt etwa 15% der nicht vergletscherten nördlichen Hemisphäre zugrunde und spielt eine entscheidende Rolle bei der Übertragung von Kohlenstoff von Lebewesen in die Atmosphäre, sagte Farquharson.
Die Forscher verzeichneten das Auftauen des Permafrosts in Tiefen, die nicht erwartet wurden, bis die Lufttemperaturen das vom Zwischenstaatlichen Gremium für Klimawandel vorhergesagte Niveau erreicht hatten. Dies wird nach einem seiner "moderaten" Modelle des Klimawandels nach 2090 erwartet. Das IPCC, ein Gremium der Vereinten Nationen, liefert wissenschaftliche Informationen, die als Leitfaden für die Klimapolitik der Länder dienen.
Die Forscher glauben, dass höhere Sommertemperaturen, geringe Isolationsvegetation und das Vorhandensein von Bodeneis in der Nähe der Oberfläche zum außergewöhnlich schnellen und tiefen Auftauen beigetragen haben.
Der auffälligste Beweis ist mit bloßem Auge sichtbar. Wenn die oberen Schichten des Permafrosts auftauen und das Eis schmilzt, setzt sich das Land ungleichmäßig ab und bildet eine sogenannte Thermokarst-Topographie. Landschaften in der kanadischen Arktis, die von sanft geschwungenen Hügeln geprägt waren, sind jetzt mit Gräben und kleinen Teichen übersät. Der Boden am nördlichsten Untersuchungsort sank im Verlauf der Studie um etwa 90 Zentimeter.
"Wir hatten dieses flache Gelände, als wir mit der Überwachung begannen", sagte Farquharson gegenüber Live Science. "In ungefähr 10 Jahren haben wir gesehen, wie sich die Landschaft verändert hat."
Ihre Daten ermöglichten es den Forschern, die vor ihren Augen auftretenden topografischen Veränderungen zu interpretieren.
"Wir konnten Lufttemperatur und Bodentemperatur mit der Bildung dieses Thermokarst-Geländes verbinden", sagte Farquharson.
Globale Implikationen
Das Auftauen hat klimatische Auswirkungen auf den Globus und unmittelbare ökologische Auswirkungen auf die Region. Das durch höhere Lufttemperaturen verursachte Auftauen droht den globalen Klimawandel zu verschärfen.
"Permafrost ist wie ein riesiger Gefrierschrank, der viele wirklich köstliche Pflanzenmaterialien und organische Stoffe enthält, die nicht von Mikroben zersetzt werden", sagte Farquharson. "Auftauen öffnet die Gefriertür" und ermöglicht den Mikroben, dieses organische Material in CO2 umzuwandeln.
Durch die Veränderung der physischen Zusammensetzung der Landschaft wirkt sich Thermokarst auch auf lokale Ökosysteme und Wasserstraßen aus, indem es neues Pflanzenwachstum einlädt, stabile Nährstoffkreisläufe stört und die Sedimentation von Bächen und möglicherweise Küstensystemen ermöglicht.
Es ist schwierig, das Ausmaß der Entwicklung neuer Thermokarsts zu bestimmen, aber es besteht kaum Zweifel, dass das Problem weit verbreitet ist. Farquharson und ihr Team schätzen, dass etwa 600.000 Quadratkilometer Permafrost oder etwa 5,5% der Zone, die das ganze Jahr über Permafrost ist, für ein schnelles Auftauen der Oberfläche anfällig sind.
